[发明专利]后端传动装置、医疗器械和手术机器人

说明书

本发明公开了一种后端传动装置，其包括第一转动件、第二转动件、第一滑轮组件、第二滑轮组件和位置调节组件，第一转动件分别连接第一线缆和第二线缆，且第一线缆和第二线缆沿第一转动件的缠绕方向相反；第二转动件分别连接第三线缆和第四线缆，且第三线缆和第四线缆沿第二转动件的缠绕方向相反；第一滑轮组件包括第一动滑轮，第一线缆和第二线缆从第一转动件延伸且绕过第一动滑轮；第二滑轮组件包括第二动滑轮，第三线缆和第四线缆从第二转动件延伸且绕过第二动滑轮；位置调节组件能够同时调节第一动滑轮和第二动滑轮的位置，从而在拉进第一线缆和第二线缆时释放第三线缆和第四线缆，或者在拉进第三线缆和第四线缆时释放第一线缆和第二线缆。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体而言涉及一种后端传动装置、医疗器械和手术机器人。

背景技术

在机器人辅助微创手术中，机器人末端连接的手术工具穿过人体表面的创口或者自然孔道进入人体，对人体内的组织进行操作。这种手术工具主要由位于前端的安装在腕部机构上的执行器或工具(例如手术钳、剪切工具或烧灼工具)、为前端提供多个自由度运动的腕部机构、从器械后端延伸到前端的主管路、以及器械后端的动力和传动装置几部分组成。前端执行器和腕部机构通常通过固定在其上的多跟线缆来驱动，这些线缆贯穿在手术工具的主管路内并由后端的动力和传动装置来驱动。

对于手术钳及其他夹持或剪切类工具，腕部机构通常需要实现俯仰、偏转和夹持三个自由度。其配合机器人后端所具有的额外的自由度，可以实现完成手术操作所需的运动。根据腕部机构的具体实现方式，其所需要的驱动线缆数量也有所不同(例如4根或6根)。通常，为了实现腕部机构各个关节的大范围运动(例如-90°到90°)，需要在腕部机构上加装额外的滑轮以对线缆进行导向，但增加额外的滑轮等零件会阻碍手术器械前端的小型化。此外，使用更多的线缆也会增加器械尺寸和成本。

现有的驱动4线腕部的后端传动装置通过连杆或摇臂的摆动来实现两根线的释放和另外两根线的收紧，进而实现腕部的俯仰运动。使用这种方式时，随着俯仰角度的变化，收紧和释放的线缆长度并不相等，这将会导致线缆的松紧发生变化，可能会因线缆过松而产生间隙降低精度或线缆过紧而产生摩擦阻力过大加快磨损的问题。为了避免此问题的发生，可以限制俯仰关节的转角范围，但这将影响工具的功能。此外，使用这种机构时后端电机的输出端转角与腕部俯仰角成非线性关系，需要额外的标定工作以实现精确位置控制，增加了额外的工作量。

为此，本发明提供了一种后端传动装置、医疗器械和手术机器人，以至少部分地解决现有技术中的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了至少部分地解决上述问题，根据本发明的第一个方面，公开了一种后端传动装置，其包括：

第一转动件，所述第一转动件用于分别连接第一线缆和第二线缆，并且所述第一线缆和所述第二线缆沿所述第一转动件的缠绕方向相反；

第二转动件，所述第二转动件用于分别连接第三线缆和第四线缆，并且所述第三线缆和所述第四线缆沿所述第二转动件的缠绕方向相反；

第一滑轮组件，所述第一滑轮组件包括第一动滑轮，所述第一线缆和所述第二线缆从所述第一转动件延伸，并且绕过所述第一动滑轮；

第二滑轮组件，所述第二滑轮组件包括第二动滑轮，所述第三线缆和所述第四线缆从所述第二转动件延伸，并且绕过所述第二动滑轮；以及

位置调节组件，所述位置调节组件分别与所述第一动滑轮和所述第二动滑轮连接，并且所述位置调节组件能够同时调节所述第一动滑轮和所述第二动滑轮的位置，从而在拉进所述第一线缆和所述第二线缆时释放所述第三线缆和所述第四线缆，或者在拉进所述第三线缆和所述第四线缆时释放所述第一线缆和所述第二线缆。